Titel der Präsentation - geo.uzh.ch · Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz Satellitenmeteorologie | Vorlesung Geographisches Institut Universität Zürich,

Eidgenössisches Departement des Innern EDI Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

Dr. Gabriela Seiz

Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz

www.meteoschweiz.ch ¦ [email protected]

Vorlesung ‘Grundlagen Fernerkundung’, Universität Zürich, 15. April 2014

Satellitenmeteorologie

© EUMETSAT, ESA/Ducros

http://www.meteoschweiz.ch/

mailto:[email protected]

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Satellitenmeteorologie | Vorlesung Geographisches Institut Universität Zürich, 15. April 2014 Dr. Gabriela Seiz

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung

• Geschichte

• Typen von meteorologischen Satelliten

• Von Meteosat First Generation zu Second Generation

• Anwendungen MeteoSchweiz

• Ausblick

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Einleitung • Zu meiner Person…

• Diplomarbeit: Niederschlagsabschätzung aus Satellitenbildern (Geographie UniZH + IAC ETHZ)

• Dissertation: Ground- and satellite-based multi-view determination of 3D cloud geometry (Prof. Grün, Inst. für Photogrammetrie und Fernerkundung, ETHZ)

• Visiting Advisor, MISR Science Team, NASA-JPL, Jul-Sep 2004

• Visiting Scientist, Eumetsat, Apr 2004, Nov 2004 • Research Scientist, ESA Earth Observation Directorate,

Frascati, Mär 2005-Jan 2006

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Einleitung • Zu meiner Person…

• Seit Februar 2006 bei MeteoSchweiz: • Leiterin Internationale Zusammenarbeit • Swiss GCOS Office • Mitglied Schweizer UNFCCC Delegation • Mitglied ESA Programme Board Earth Observation (PB-EO) • Mitglied Schweiz. Kommission für Fernerkundung SKF

5 Satellitenmeteorologie | Vorlesung Geographisches Institut Universität Zürich, 15. April 2014 Dr. Gabriela Seiz

Geschichte


Geschichte

Courtesy: NASA

Launch TIROS-I: 1 April 1960


Geschichte


Geschichte

Launch Meteosat-1: 23 Nov 1977

European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites (EUMETSAT): since 19 Jun 1986 (1 Jan 1987)

© ESA


Geschichte

Courtesy: WMO Space Programme


Typen von meteorologischen Satelliten

geostationär: - 36‘000 km Höhe - hohe zeitliche Auflösung - Erdhemisphäre

polar-orbiting: - ca. 800 km Höhe - hohe räumliche Auflösung - Streifen - Abdeckung ganze Erde, inkl. Polarregionen


Geostationäre meteorologische Satelliten

GOES: http://rsd.gsfc.nasa.gov/goes/

METEOSAT: http://www.eumetsat.int/


Geostationäre meteorologische Satelliten

GOES: http://rsd.gsfc.nasa.gov/goes/

METEOSAT: http://www.eumetsat.int/

Meteosat satellites • Meteosat-1 to -4 not in operation since 1979/ 1991/ 1995/ 1995 • Meteosat-5 not in operation since 2007 • Meteosat-6 57.5°E, Indian Ocean Data Coverage (IODC) (Backup) • Meteosat-7 57.5°E, IODC

• Meteosat-8 9.5°E, Operational Meteosat satellite (Backup), Rapid Scan Service (RSS; 5min) • Meteosat-9 0°, Operational Meteosat satellite

• Meteosat-10 (MSG-3), Meteosat-11 (MSG-4)


Von Meteosat First Generation (MFG; bis Meteosat-7) zu Meteosat Second Generation (MSG; ab Meteosat-8)

MFG (bis Meteosat-7) MSG (Meteosat-8, etc.)

15 min 30 min Frequency


V I S

W V

I R

Meteosat-8 composite

Von MFG zu MSG


MSG HRV channel ~ 1 km

MFG VIS Channel ~ 2.5 km MFG IR Channel ~ 5 km

MSG: IMPROVED SPATIAL SAMPLING (Example: 4 December 2002, 12:30 UTC)

Courtesy: EUMETSAT

Von MFG zu MSG


Von MFG zu MSG

MSG: IMPROVED TIME SAMPLING (Example: 8 June 2003)

10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 MSG HRVIS, 15 min sampling

10:00 10:30 11:00 MFG VIS, 30 min sampling

Courtesy: EUMETSAT


Polar-orbiting meteorologische Satelliten

• NOAA

http://www.oso.noaa.gov/poes/

• Envisat

http://envisat.esa.int/

• EOS-Terra http://www.nasa.gov/mission_pages/terra/index.html

• EOS-Aqua http://www.nasa.gov/mission_pages/aqua/index.html

Metop/EPS: Initial Joint Polar System (IJPS) http://www.eumetsat.int/Home/Main/Satellites/Metop/index.htm?l=en

Metop-A launched on 19 October 2006


Polar-orbiting meteorologische Satelliten

• NOAA

http://www.oso.noaa.gov/poes/

• Envisat

http://envisat.esa.int/



Metop/EPS: Initial Joint Polar System (IJPS) http://www.eumetsat.int/Home/Main/Satellites/Metop/index.htm?l=en



ESA Earth Explorer satellites • SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) launched on 2 Nov 2009

Courtesy: ESA – AOES Medialab

Metop-A launched on 19 October 2006


Sensoren

• Envisat (ERS-2): MERIS, AATSR (ATSR2), GOMOS (GOME), SCIAMACHY

• EOS-Terra: MODIS, MISR, CERES, (ASTER), (MOPITT)

• EOS-Aqua: MODIS, CERES, AMSU, AIRS

• NOAA: AVHRR, AMSU

Metop: AVHRR, IASI, GOME-2, AMSU


• Eumetsat Fellowship Projekt, 2004-2007 ETHZ - Institut für Geodäsie und Photogrammetrie MeteoSchweiz

• Ziel: verbesserte Schneeanalyse als Input für das operationelle Wettervorhersagemodell aLMo (= alpines Lokalmodell) der MeteoSchweiz Nutzen der neuen Spektralkanäle (vs. Meteosat-7) und der hohen zeitlichen Auflösung (vs. NOAA AVHRR) von MSG Assimilation der Schneedaten ins operationelle aLMo: a) 7 km, b) 2.2 km

• Operational processing chain: seit Okt 2005 Operational use in NWP model COSMO: seit Nov 2006

Anwendungsbeispiel: Schnee

Ruijter, Seiz and Gruen (RSE, 2007)

Spectral classification

classification result:

white : snow dark gray : clouds light gray : snow-free land black : sea

UTC:200403101057

clouds

snow

Meteosat-8 (SEVIRI) vs. andere Sensoren

Ruijter et al., 2007


Temporal classification?


Temporal classification?

Use of high temporal resolution a) Temporal classification (image ± 2 images; 8 surrounding pixels) b) Reduction of cloud coverage by composite maps


spectral/temporal

Composite snow maps: ⇒ reduces area that is obscured by clouds

white : snow dark gray : clouds light gray : snow-free land black : sea

spectral/temporal

24-hour period: 9-3-2004 12:00 UTC - 10-3-2004 12:00 UTC

1 image: 10-3-2004, 10:57 UTC

Anwendungsbeispiel: Schnee

Courtesy: Martijn De Ruijter de Wildt


Anwendungen MeteoSchweiz

• Eumetsat Satellite Application Facilities (SAF) • Erweiterung der operationellen Eumetsat-Produkte • 8 thematische SAFs • dezentral • MeteoSchweiz:

- Climate-SAF (CM-SAF)

http://www.eumetsat.int

http://www.eumetsat.int/


Ausblick

• Aktive Satellitensensoren: Calipso (Lidar), Cloudsat (Wolkenradar)

gestartet am 28. April 2006

Courtesy: NASA


Cloudsat (Wolkenradar)

Courtesy: NASA/JPL/The Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA), Colorado State University/NOAA


Cloudsat (Wolkenradar)

Courtesy: NASA/JPL/The Cooperative Institute for Research in the Atmosphere (CIRA), Colorado State University/NOAA


Ausblick

• Aktive Satellitensensoren: Calipso (Lidar), Cloudsat (Wolkenradar)

• Meteosat Third Generation (MTG) 2 platforms, MTG-I (imager) and MTG-S (sounder) 3-axis-stabilised 10min (+ rapid scanning 2.5min) 500m+ resolution additional spectral channels launch in 2017 and 2019

• Post-EPS (launch ~2020)

• ESA Earth Explorers (eg. ADM-Aeolus, EarthCare) and GMES Sentinels (in particular Sentinel-3, -4 and -5)

• ‚Satellitenklimatologie‘ Global Climate Observing System

gestartet am 28. April 2006

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